package com.lenl.arithmetic.tenusablealgorithm.kruskal;

import java.security.spec.EdDSAParameterSpec;
import java.util.Arrays;

/**
 * @author Lenl
 * @version v1.0
 * @create 2022-05-15 23:01
 * @description 克鲁斯卡尔解决公交车站问题
 */
public class KruskalCase {
    //边的个数
    private int edgeNum;
    //顶点数组
    private char[] vertexs;
    private int[][] matrix;//邻接矩阵
    //使用INF表示两个顶点不能联通
    private  static final int INF=Integer.MAX_VALUE;


    public static void main(String[] args) {
        char[] vertexs={'A','B','C','D','E','F','G'};
        int[][] matrix={
                {0,12,INF,INF,INF,16,14},
                {12,0,10,INF,INF,7,INF},
                {INF,10,0,3,5,6,INF},
                {INF,INF,3,0,4,INF,INF},
                {INF,INF,5,4,0,2,8},
                {16,7,6,INF,2,0,9},
                {14,INF,INF,INF,8,9,0}
        };
        //创建对象
        KruskalCase kruskalCase=new KruskalCase(vertexs,matrix);
        kruskalCase.print();
        EData[] edages=kruskalCase.getEdges();
        System.out.println(Arrays.toString(edages)); //未排序
        kruskalCase.sortEdges(edages);
        System.out.println(Arrays.toString(edages));

        kruskalCase.kruskal();

    }

    public void kruskal(){
        //表示最后结果的数组的索引
        int index=0;
        //用于保存“已有最小生成树”中的每个顶点在最小生成树的终点
        int[] ends=new int[edgeNum];
        //创建结果数组，保存最后的最小生成树
        EData[] rets=new EData[edgeNum];
        //获取图中所有边的集合，一共有12边
        EData[] edeges=getEdges();
        System.out.println("图的边的集合："+Arrays.toString(edeges)+"\n共"+edeges.length+"条边。");//12
        //按照边的权值大小进行排序
        sortEdges(edeges);
        //遍历edges数组，将边添加到最小生成树中，判断准备加入的边是否构成回路，如果没有，就加入rets，否则不能加入
        for (int i=0;i<edgeNum;i++){
            //获取到第i条边的第一个顶点（起点）下标
            int p1=getPosition(edeges[i].start);
            //获取第i条边第二个顶点下标
            int p2=getPosition(edeges[i].end);
            //获取p1这个顶点在已有最小生成树中的终点
            int m=getEnd(ends,p1);
            int n=getEnd(ends,p2);
            //是否构成回路
            if(m!=n){
                //不构成回路
                ends[m]=n;//设置m在“已有最小生成树”中的终点
                rets[index++]=edeges[i];//加入结果数组
            }
        }
        //统计并打印最小生成树
        System.out.println("最小生成树为：");
        for (int i=0;i<index;i++){
            System.out.println(rets[i]);
        }

    }





    //构造器
    public KruskalCase(char[] vertexs,int[][] matrix){
        //初始化顶点和边的个数
        int vlen=vertexs.length;
        //初始化顶点 复制拷贝方式
        this.vertexs=new char[vlen];
        for (int i=0;i<vertexs.length;i++){
            this.vertexs[i]=vertexs[i];
        }
        this.vertexs=vertexs;
        //初始化边 复制拷贝方式
        this.matrix=new int[vlen][vlen];
        for (int i=0;i<vlen;i++){
            for (int j=0;j<vlen;j++){
                this.matrix[i][j]=matrix[i][j];
            }
        }

        //统计边
        for (int i=0;i<vlen;i++){
            for (int j=i+1;j<vlen;j++){
                if(this.matrix[i][j]!=INF){
                    edgeNum++;
                }
            }
        }
    }

    //打印邻接矩阵
    public void print(){
        System.out.println("邻接矩阵：");
        for (int i=0;i<matrix.length;i++){
            for (int j=0;j<matrix.length;j++){
                System.out.printf("%15d",matrix[i][j]);
            }
            System.out.println();
        }
    }
    //对边进行排序处理,冒泡
    private  void sortEdges(EData[] edges){
        for (int i=0;i<edges.length-1;i++){
            for (int j=0;j<edges.length-1-i;j++){
                if(edges[j].weight>edges[j+1].weight){
                    EData temp=edges[j];
                    edges[j]=edges[j+1];
                    edges[j+1]=temp;
                }
            }
        }
    }
    // 根据ch顶点的值（'A'）对应的下标
    private int getPosition(char ch){
        for (int i=0;i<vertexs.length;i++){
            if(vertexs[i]==ch){
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    //获取图中的边，放到数组中，后面需要遍历该数字
    //通过matrix邻接矩阵获取
    private EData[] getEdges(){
        int index=0;
        EData[] edges=new EData[edgeNum];
        for (int i=0;i<vertexs.length;i++){
            for (int j=i+1;j<vertexs.length;j++){
                if(matrix[i][j]!=INF){
                    edges[index++]=new EData(vertexs[i],vertexs[j],matrix[i][j]);
                }
            }
        }
        return edges;

    }
    //获取下标为i的顶点的终点的下标
    /**
     *
     * @param ends 记录了各个顶点对应的终点是哪个，再遍历过程中逐步形成
     * @param i 传入的顶点对应的下标
     * @return 下标为i顶点对应的终点的下标
     */
    public  int getEnd(int[] ends, int i){
        while(ends[i]!=0){
            i=ends[i];
        }
        return i;
    }



}

//创建EData类，表示一条边
class EData{
    char start;//边的一点
    char end;//边的另一点
    int weight;//边的权值

    public EData(char start, char end, int weight) {
        this.start = start;
        this.end = end;
        this.weight = weight;
    }
    //重写tostring

    @Override
    public String toString() {
        return "EData{" +
                "<" + start +
                ", " + end +
                "> =" + weight +
                '}';
    }
}
